混合七电平高压变频调速技术的研究

摘要

多电平技术是应用于高压大功率领域的关键技术。相比于传统的两电平技术，多电平技术对功率器件的耐压、开关频率和电压应力等参数要求更低，在谐波控制以及电磁兼容等方面有更好的性能表现，受到业内广泛关注。
　　高压变频器是多电平技术在电气传动领域的典型应用。商用的高压变频器大多价格昂贵、体积庞大，这在对装置体积、重量和成本有严格要求的场合并不适用。混合多电平概念的提出为解决这一难题提供了有益思路。
　　本文以混合七电平变流器为研究对象，从解决功率倒灌的角度出发，经理论分析、推导，得出与之相适配的调制方法，并将研究成果应用于单元串联型拓扑结构中，最终，得到混合七电平单元、串联型、多电平变频调速系统的控制策略。
　　首先，对当前主流的单元串联型高压变频器的基本结构和工作原理进行分析，给出高压变频调速系统的矢量控制方法，并建立了基于永磁同步电机的变频调速系统仿真模型。
　　其次，对混合七电平拓扑结构进行分析，提出了适用于混合七电平拓扑的调制方法。该方法从抑制功率倒灌的角度出发，充分发挥耐压高和开关频率高两类功率器件各自的优势，实现两者的优势互补。
　　最后，将混合七电平拓扑与单元串联型多电平拓扑相结合，通过改进的载波移相方法获得多电平的电压输出。同时，应用中性点漂移技术实现高压变频器的故障处理功能，提高了系统的可靠性。仿真和实验结果表明，新型混合单元串联型高压变频调速系统具有优良的控制性能和输出效果。

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第1章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2高压变频调速技术的发展和应用

1.3多电平功率变换技术的研究现状

1.4本文主要研究内容

第2章 单元串联型高压变频器矢量控制技术

2.1单元串联型高压变频器的基本原理

2.2永磁同步电机的矢量控制技术

2.3单元串联型高压变频矢量控制系统

2.4本章小结

第3章 混合多电平功率变换技术

3.1混合多电平变流器概述

3.2混合七电平变流器的研究

3.3基于混合七电平变流器的单元串联控制

3.4基于中性点漂移的故障处理技术

3.5本章小结

第4章 基于混合多电平的高压变频调速系统设计

4.1系统整体设计方案

4.2调速系统硬件设计

4.3调速系统软件设计

4.4本章小结

第5章 实验平台搭建及实验结果分析

5.1实验平台的建立

5.2实验结果分析

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢